我國首次地外天體起飛!「嫦娥」5號創造歷史
2020-12-06 澎湃新聞原創 航空知識 航空知識
2020年12月3日23時10分，攜帶月球樣品的「嫦娥」5號上升器，從月球正面最大的月海風暴洋北部點火升空，進入近月點15 千米的環月軌道，兩天後將與一直在軌飛行等待它的軌道器+返回器對接。實現我國首次地外天體起飛！
照片提供：國家航天局，圖片攝影：張高翔
北京航天飛行控制中心工作畫面。供圖：我們的太空
月面起飛，相當困難！
在地球上起飛，有火箭這個龐大的運載工具。可「嫦娥」在月球上可沒有隨身帶火箭，怎麼起飛呢？事實上上升器自身是具備類似火箭的推進功能的，我們看到有一個很大的尾噴口。
由於在月球上的重力僅是地球上的1/6，起飛相對「輕鬆」一點。
但是此次月面發射的窗口期很短，保證其在極短時間內保持穩態上升的難度很大。
地面上發射前的各種保障月面上沒有了，如果著陸時不是四平八穩的，那發射時可能起始就是偏的。沒有發射塔架系統的配合，著陸器相當於上升器的「臨時塔架」。發射後火焰也沒辦法通過水冷卻再通過導流槽從左右排出。
由於月球上沒有導航星座輔助，上升器起飛後，需在地面測控輔助下，藉助自身攜帶的特殊敏感器實現自主定位、定姿。
因此月面起飛軌道設計、月面起飛測控和發動機羽流導流都是咱們第一次要克服的難點。
上升器將經歷垂直上升、姿態調整和軌道射入三個階段，進入到相應的環月飛行軌道。
這僅僅是「嫦娥」5號創造的我國航天的1個「首次」，還有好幾個呢。
我們一個一個來說，首當其衝的就是「嫦娥」5號首次完成了在月面自動採樣。
為什麼要去月球上挖土？
月壤保留著受地外星體的撞擊，以及受到宇宙射線輻射和太陽風轟擊等空間風化作用後的原始痕跡，因此，研究它有利於了解月球並間接了解宇宙。同時可以為未來月球基地選址和建造提供依據。
月球採樣返回可以是無人也可以是有人的，蘇聯曾進行過3次無人月球採樣返回，美國曾進行過6次載人月球採樣返回。那麼同是無人彩樣，蘇聯3次總共只帶回300餘克月球樣品。
蘇聯月球16號月球採樣返回探測器
而我國這次一共帶回了2000克月壤。其中鑽取的樣品是約500克，表取的樣品是約1500克。
劉屹/繪
鑽取，用的是巖心鑽探機，在月面自動打鑽取巖芯，在月球深層採樣，取得月面一定深度下的樣品。它可以鑽取月面下2 米深度的月巖樣本。
表取，即在月球表面鏟取月壤。我其實一直好奇，沒有笤帚，簸箕怎麼在月表掃土。
去了月壤，從月球上起飛了，2天後，上升器與在月球軌道飛行的軌道器+返回器一起將完成我國航天的又一個「首次」：首次在38萬千米外的月球軌道上進行無人交會對接。
蘇聯的3次無人探測一共才帶回來300餘克月壤，主要是因為當時沒有掌握月球軌道無人交會對接技術。
蘇聯當時的方案是月面起飛直接返回地球，這樣其上升器需要克服返回艙與大量燃料死重，因此極大壓縮了採樣重量。
要解釋交會對接，咱們先來了解一下「嫦娥」5號的機構，它由上升器、著陸器、軌道器、返回器4個部分像「葫蘆娃」一樣「串」在一起。
其中著陸器+上升器著陸月球，軌道器+返回器一直繞著月球飛，著陸的上升器與繞飛的組合體在月球軌道無人對接之後，將月壤移交給返回器帶回地球，上升器就留在月球軌道了。
有了交會對接，月面起飛的時候就只需少量燃料就能帶回相對多的月壤，因此咱們無人採樣的月球樣品重量呈幾何級提高，至少為2000克。
從月球上起飛了，也在環月軌道上交會對接了，就準備啟程返回了。
返回地球時，「嫦娥」5號還將創造1個「首次」——首次以接近第二宇宙速度返回地球。
我國以前返回的都是從地球軌道上下來的，以大約7.9千米/秒的第一宇宙速度返回。這次是從地外回來，返回器將以11千米/秒的近第二宇宙速度再入大氣層。
新一代載人飛船試驗船返回艙
返回器再入速度提高一倍，再入熱量將提高8～9倍，這樣的熱量返回艙很容易燒毀。怎麼辦呢？聰明的軌道設計師借鑑了高超聲速武器的「打水漂」彈道，設計了半彈道跳躍式再入軌道。
就是讓太空飛行器進入大氣層後，依靠升力再次衝出大氣層，以減速耗能，然後再次進入大氣層。
這個方案能不能成功，地面上是做不了實驗的，於是在2014年咱們就發射過試驗器飛抵月球附近，然後自動返回地球，最終其返回器於同年採用了半彈道跳躍式以接近第二宇宙速度再入大氣層，在內蒙古預定區域順利著陸。
相信這一次，「嫦娥」5號也會平安著陸的。
我們在四子王旗等待來自月球的「神秘」禮物。
廣告
獻禮殲20首飛十年
「中國空天利器」2021年周曆
現貨發售
現在預訂即贈「殲20創意冰箱貼/開瓶器」
點擊此處 立即訂購
風上風雲｜雲端故事
原標題：《我國首次地外天體起飛！「嫦娥」5號創造歷史》
閱讀原文相關焦點
-
我國首次地外天體起飛!嫦娥五號!
（嫦娥五號探測器的上升器點火起飛瞬間。）12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000牛發動機工作約6分鐘，成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環月軌道。這是我國首次實現探測器在地外天體起飛。此次上升器的月面起飛不具備成熟的發射塔架系統，著陸器相當於上升器的「臨時塔架」。國家航天局介紹，上升器起飛存在起飛初始基準與起飛平臺姿態不確定、發動機羽流導流空間受限、地月環境差異等難題。另外由於月球上沒有導航星座，上升器起飛後，需在地面測控輔助下，藉助自身攜帶的特殊敏感器實現自主定位、定姿。 -
嫦娥五號實現我國首次地外天體起飛
◎ 李晨 科技日報記者 付毅飛記者從國家航天局獲悉，12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000N發動機工作約6分鐘，成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環月軌道。這是我國首次實現地外天體起飛。點火起飛前，著上組合體實現月面國旗展開以及上升器、著陸器的解鎖分離。此次國旗展開是我國在月球表面首次實現國旗的「獨立展示」。點火起飛後，上升器經歷垂直上升、姿態調整和軌道射入三個階段，進入預定環月飛行軌道。 -
「嫦娥」從月亮上起飛:首次掌握地外天體起飛技術 載人不是夢
起飛離月宮 載人不是夢嫦娥五號回家之旅順利開啟，標誌著中國首次地外天體起飛的成功。與奔月時藉助長徵五號運載火箭的力量不同，嫦娥五號在月面起飛面臨著諸多考驗和不確定因素。從12月1日著陸到12月3日飛離，嫦娥五號必須在月球白天的48小時內完成採樣封裝等科學任務，並在月球入夜、進入極端寒冷環境前離開月面。因此，此次地外天體起飛的順利實現，不僅跨越了嫦娥五號探月的一大難關，對於走向深空的中國航天而言意義更為深遠。 -
嫦娥五號上升器進入預定軌道 實現我國首次地外天體起飛
嫦娥五號上升器進入預定軌道 實現我國首次地外天體起飛中新網2020-12-04 10:19:24 -
嫦娥五號上升器飛離月球 實現我國首次地外天體起飛
【CNMO新聞】據官方消息，12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000N發動機工作約6分鐘，成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環月軌道，實現我國首次地外天體起飛。點火起飛前，嫦娥五號實現月面國旗展開，這意味著我國在月球表面首次實現國旗的「獨立展示」。 -
嫦娥五號現我國首次地外天體起飛 「織物版」五星紅旗亮相月球
記者從國家航天局獲悉，12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000N發動機工作約6分鐘，成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環月軌道。這是我國首次實現地外天體起飛。 -
五星紅旗首次月表動態展示 嫦娥五號實現我國首次地外天體起飛
據新華社電 記者從國家航天局獲悉,12月3日23時10分,嫦娥五號上升器月面點火,3000牛發動機工作約6分鐘後,順利將攜帶月壤的上升器送入到預定環月軌道,成功實現我國首次實現地外天體起飛。上升器將與軌返組合體對接專家介紹,與地面起飛不同,嫦娥五號上升器月面起飛不具備成熟的發射塔架系統,著陸器相當於上升器的「臨時塔架」,上升器起飛存在起飛初始基準與起飛平臺姿態不確定、發動機羽流導流空間受限、地月環境差異等問題;此外,由於月球上沒有導航星座,上升器起飛後,需在地面測控輔助下,藉助自身攜帶的特殊敏感器實現自主定位 -
嫦娥五號上升器進入預定軌道 實現我國首次地外天體起飛[組圖]
原標題：嫦娥五號上升器點火起飛，實現我國首次地外天體起飛記者從國家航天局獲悉，12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000N發動機工作約6分鐘，成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環月軌道。這是我國首次實現地外天體起飛。 -
嫦娥五號上升器月面點火 成功實現我國首次地外天體起飛
，3000牛發動機工作約6分鐘後，順利將攜帶月壤的上升器送入到預定環月軌道，成功實現我國首次實現地外天體起飛。這是12月3日，在北京航天飛行控制中心拍攝的嫦娥五號上升器起飛瞬間。新華社記者 金立旺 攝專家介紹，與地面起飛不同，嫦娥五號上升器月面起飛不具備成熟的發射塔架系統，著陸器相當於上升器的「臨時塔架」，上升器起飛存在起飛初始基準與起飛平臺姿態不確定、發動機羽流導流空間受限、地月環境差異等問題；此外，由於月球上沒有導航星座，上升器起飛後，需在地面測控輔助下，藉助自身攜帶的特殊敏感器實現自主定位、定姿。 -
嫦娥五號成功飛離月面,實現我國首次地外天體起飛!
中國青年報客戶端北京12月3日電（中青報·中青網記者 邱晨輝）記者從國家航天局獲悉，12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000N發動機工作約6分鐘，成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環月軌道。這是我國首次實現地外天體起飛。 -
嫦娥五號成功飛離月面，實現我國首次地外天體起飛
中國青年報客戶端北京12月3日電（中青報•中青網記者 邱晨輝）記者從國家航天局獲悉，12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000N發動機工作約6分鐘，成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環月軌道。這是我國首次實現地外天體起飛。 -
【嫦娥五號上升器點火起飛 實現中國首次地外天體起飛】
2020-12-04 00:48:40來源：FX168 【嫦娥五號上升器點火起飛實現中國首次地外天體起飛】12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000N發動機工作約6分鐘，成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環月軌道。 -
【人民網】「嫦娥五號」探測器發射圓滿成功 開啟我國首次地外天體...
【人民網】「嫦娥五號」探測器發射圓滿成功 開啟我國首次地外天體採樣返回之旅 2020-11-24 人民網 趙竹青 ，用長徵五號遙五運載火箭成功發射探月工程「嫦娥五號」探測器，火箭飛行約2200秒後，順利將探測器送入預定軌道，開啟我國首次地外天體採樣返回之旅。 -
嫦娥五號實現我國首次地外天體起飛,「織物版」五星紅旗亮相月球
12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000牛發動機工作約6分鐘，成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環月軌道。這是我國首次實現探測器在地外天體起飛。 此次上升器的月面起飛不具備成熟的發射塔架系統，著陸器相當於上升器的「臨時塔架」。 -
嫦娥五號實現我國首次地外天體起飛，「織物版」五星紅旗亮相月球
12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000牛發動機工作約6分鐘，成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環月軌道。這是我國首次實現探測器在地外天體起飛。此次上升器的月面起飛不具備成熟的發射塔架系統，著陸器相當於上升器的「臨時塔架」。 -
嫦娥五號上升器月面點火 成功實現我國首次地外天體起飛
，成功實現我國首次實現地外天體起飛。 這是12月3日，在北京航天飛行控制中心拍攝的嫦娥五號上升器起飛瞬間。新華社記者 金立旺 攝 專家介紹，與地面起飛不同，嫦娥五號上升器月面起飛不具備成熟的發射塔架系統，著陸器相當於上升器的「臨時塔架」，上升器起飛存在起飛初始基準與起飛平臺姿態不確定、發動機羽流導流空間受限、地月環境差異等問題；此外，由於月球上沒有導航星座，上升器起飛後，需在地面測控輔助下，藉助自身攜帶的特殊敏感器實現自主定位、定姿。 -
...技術跨度最大的航天系統工程,首次實現了我國地外天體採樣返回...
嫦娥五號創造5項中國首次】國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳豔華在12月17日下午的國新辦發布會上表示，嫦娥五號任務是我國複雜度最高、技術跨度最大的航天系統工程，首次實現了我國地外天體採樣返回。嫦娥五號任務創造了五項中國首次，一是在地外天體的採樣與封裝，二是地外天體上的點火起飛、精準入軌，三是月球軌道無人交會對接和樣品轉移，四是攜帶月球樣品以近第二宇宙速度再入返回，五是建立我國月球樣品的存儲、分析和研究系統。此次任務的成功實施，是我國航天事業發展中裡程碑式的新跨越，標誌著我國具備了地月往返的能力，實現了「繞、落、回」三步規劃完美收官，為我國未來月球與行星探測奠定了堅實基礎。 -
嫦娥五號探測器成功發射 開啟我國首次地外天體採樣返回之旅
順利將探測器送入預定軌道，開啟我國首次地外天體採樣返回之旅。國家航天局探月與航天工程中心副主任、嫦娥五號任務新聞發言人裴照宇介紹，嫦娥五號探測器由軌道器、返回器、著陸器、上升器四部分組成，在經歷地月轉移、近月制動、環月飛行後，著陸器和上升器組合體將與軌道器和返回器組合體分離，軌道器攜帶返回器留軌運行，著陸器承載上升器擇機實施月球正面預選區域軟著陸，按計劃開展月面自動採樣等後續工作。 -
嫦娥五號上升器點火,實現中國首次地外天體起飛!
12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000N發動機工作約6分鐘，成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環月軌道。這是我國首次實現地外天體起飛。與地面起飛不同，嫦娥五號上升器月面起飛不具備成熟的發射塔架系統，著陸器相當於上升器的「臨時塔架」，上升器起飛面臨起飛初始基準與起飛平臺姿態不確定、發動機羽流導流空間受限、地月環境差異等挑戰；另外由於月球上沒有導航星座，上升器起飛後，需在地面測控輔助下，藉助自身攜帶的特殊敏感器實現自主定位、定姿。 -
嫦娥五號實現中國首次地外天體起飛，開啟返航之路
北京日報記者從國家航天局獲悉，昨日23時10分，嫦娥五號上升器3000N發動機工作約6分鐘，成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環月軌道。這是我國首次實現地外天體起飛。「臨時塔架」，上升器起飛存在起飛初始基準與起飛平臺姿態不確定、發動機羽流導流空間受限、地月環境差異等問題；另外由於月球上沒有導航星座，上升器起飛後，需在地面測控輔助下，藉助自身攜帶的特殊敏感器實現自主定位、定姿。